JP2005261148A - 消費電力低減回路及び消費電力低減方法 - Google Patents

消費電力低減回路及び消費電力低減方法 Download PDF

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Abstract

【課題】無負荷状態でも消費電力を低減し、接続状態ではスイッチング動作を復帰させる消費電力低減回路及び消費電力低減方法の提供。
【解決手段】電流検出抵抗6及び検出手段10と、検出手段10の出力によって制御される第1伝達手段8と、起動用コンデンサ7と、起動用コンデンサ7の電圧によって制御される第2伝達手段9と、第1伝達手段8及び第2伝達手段9の状態に応じて切り替わるスイッチ手段3と、スイッチ手段3の状態に応じてスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路5とを備え、ACアダプタ1と装置11との接続の有無により充電電流を検出してスイッチ手段3を切り替えることにより、無負荷状態ではスイッチング動作を停止させて消費電力を低減し、ACアダプタ1に装置11が接続された場合に、起動用コンデンサ7の電荷を第2伝達手段9に供給してスイッチング動作を復帰させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、消費電力低減回路及び消費電力低減方法に関し、特に、ACアダプタ内に構成される消費電力低減回路及び該回路を用いた消費電力低減方法に関する。
家庭で使用する各種家電機器やOA機器等の装置に直流電力を供給する電源装置として、商用AC電流を整流および平滑化して直流電流を生成し、この電流をスイッチング制御により負荷側装置に適合した電圧に変換するACアダプタが広く用いられている。
このACアダプタでは、負荷側装置が待機モードの場合や、負荷側装置がACアダプタから切り離されている場合のような低負荷、無負荷時において電力消費を低減することが省電力化の面からきわめて重要である。特に、負荷側装置とACアダプタとが切り離されているときには、ACアダプタで消費される電力は全く無駄な電力となる。このような無駄な電力を低減するために、従来は、ACアダプタのスイッチング発振の周期を変化させて間欠発振状態にし、消費電力を低減させるような消費電力低減回路が利用されていた(例えば、特開2000−69747号公報)。
上記公報では、ACアダプタの2次側出力端子である負荷側の電圧を監視し、装置負荷が軽負荷に移行して出力電圧が高くなると、リレーコイルに励磁電流が流れて1次側のスイッチ回路のリレー接点がOFFになり、1次回路が遮断されて動作が停止する。この1次回路の遮断により負荷側の電圧が低下すると、リレーコイルの励磁電流が遮断されて1次側のリレー接点がONになり、1次回路が動作状態に復帰する。以上のリレー接点のON/OFF動作を間欠的に繰り返すことにより、装置負荷が軽負荷あるいは無負荷のときには、ACアダプタが常時動作することはなくなり、間欠的に動作を停止する期間だけ電力消費を削減することが可能となる。
特開2000−69747号公報(第2−3頁、第1図)
しかしながら、上記公報に記載されたACアダプタの消費電力低減回路は、ACアダプタと負荷側装置とが切り離されている状態でも間欠的にスイッチング動作を継続しているため、消費電力の低減には限界があり、更なる省電力化を図ることができないという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その第1の目的は、ACアダプタの出力側が無負荷状態の場合の消費電力を低減することができる消費電力低減回路及び消費電力低減方法を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、ACアダプタに装置が接続された場合にスイッチング動作を復帰させる処理をACアダプタ内部で実現することができる消費電力低減回路及び消費電力低減方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の消費電力低減回路は、装置に電力を供給するトランスを備えるACアダプタに構成される消費電力低減回路であって、前記トランスの2次側に接続される抵抗と、前記抵抗の両端の電圧を入力とする検出手段と、前記検出手段の出力により制御される第1の伝達手段と、前記トランスの2次側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサに充電された電荷により制御される第2の伝達手段と、前記トランスの1次側に接続され、前記第1の伝達手段及び前記第2の伝達手段により切り替えが制御される第1のスイッチ手段と、前記第1のスイッチ手段の状態に応じて前記トランスのスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路とを少なくとも備えるものである。
本発明においては、前記検出手段は、前記抵抗に電流が流れない時に出力がHIGHになるように動作し、前記第1の伝達手段は、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記第1のスイッチ手段をOFFにするように動作し、前記スイッチング制御回路は、前記第1のスイッチ手段がOFFの時に前記トランスのスイッチング動作を停止させるように動作する構成とすることができ、また、前記第2の伝達手段は、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、前記装置内に予め設けられた経路を介して、前記コンデンサに充電された電荷が供給された時に、前記第1のスイッチ手段をONにするように動作し、前記スイッチング制御回路は、前記第1のスイッチ手段がONの時に前記トランスのスイッチング動作を復帰させるように動作する構成とすることもできる。
また、本発明においては、更に、前記コンデンサと前記第2の伝達回路との間に、前記検出回路の出力により制御される第2のスイッチ手段を備え、前記第2のスイッチ手段は、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、かつ、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記コンデンサと前記第2の伝達回路とを接続するように動作する構成とすることもできる。
また、本発明においては、前記第1の伝達手段及び前記第2の伝達回路としてフォトカプラを用いることが好ましい。
また、本発明の消費電流低減方法は、装置に電力を供給するトランスを備えるACアダプタの消費電力を低減する方法であって、前記トランスの2次側に流れる電流を抵抗と検出手段とを用いて検出し、前記検出手段の出力により制御される第1の伝達手段を用いて、前記トランスの1次側に接続される第1のスイッチ手段の切り替えを制御し、前記第1のスイッチ手段の状態に応じて前記トランスのスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路を制御するものであり、前記検出手段を、前記抵抗に電流が流れない時に出力がHIGHになるように動作させ、前記第1の伝達手段を、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記第1のスイッチ手段をOFFにするように動作させ、前記スイッチング制御回路を、前記第1のスイッチ手段がOFFの時に前記トランスのスイッチング動作を停止させるように動作させ、前記装置と前記ACアダプタとが接続されていない時に、前記トランスのスイッチング動作を停止させることにより、該ACアダプタの電力消費を低減することができる。
本発明においては、更に、前記トランスの2次側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサに充電された電荷により制御される第2の伝達手段とを用いて、前記トランスの1次側に接続される第1のスイッチ手段の切り替えを制御し、前記第1のスイッチ手段の状態に応じて前記トランスのスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路を制御することもでき、前記第2の伝達手段を、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、前記装置内に予め設けられた経路を介して、前記コンデンサに充電された電荷が供給された時に、前記第1のスイッチ手段をONにするように動作させ、前記スイッチング制御回路を、前記第1のスイッチ手段がONの時に前記トランスのスイッチング動作を復帰させるように動作させることもできる。
また、本発明においては、更に、前記コンデンサと前記第2の伝達回路との間に、前記検出回路の出力により制御される第2のスイッチ手段を設け、前記第2のスイッチ手段を、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、かつ、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記コンデンサと前記第2の伝達回路とを接続するように動作させることもできる。
このように、本発明による消費電力低減回路は、抵抗と検出手段とを用いて出力側に流れる充電電流を検出し、検出手段の出力により制御される第1の伝達手段を用いて、充電電流が流れている時はACアダプタをスイッチング動作させ、充電電流が流れていない時はACACアダプタのスイッチング動作を停止させる制御を行うことにより、無負荷状態の場合のACアダプタの消費電力を低減させることができる。また、ACアダプタ内にコンデンサを設け、装置内にコンデンサと該コンデンサに充電された電荷により制御される第2の伝達手段とを接続するための経路を設けることにより、ACアダプタに装置が接続された場合にコンデンサに充電された電荷を用いてスイッチング動作を停止状態から復帰させることができる。
本発明の消費電力低減回路及び該回路を用いた消費電力低減方法によれば、下記記載の効果を奏する。
本発明の第1の効果は、ACアダプタの出力側が無負荷状態の場合の消費電力を低減することができるということである。
その理由は、ACアダプタの出力側に電流検出抵抗と検出手段とを設けて出力側に流れる充電電流を検出し、検出手段の出力により制御される第1伝達手段を設けて、充電電流が流れている時はACアダプタをスイッチング動作させて出力に電力を供給し、充電電流が流れていない時はACアダプタのスイッチング動作を停止させる制御を行うからである。
また、本発明の第2の効果は、スイッチング動作を停止状態から復帰させる処理をACアダプタ内部で実現することができるということである。
その理由は、ACアダプタ内に起動用コンデンサを設け、かつ、装置内に起動用コンデンサと該起動用コンデンサに充電された電荷により制御される第2伝達手段とを接続するための経路を形成することにより、ACアダプタに装置が接続された場合に起動用コンデンサに充電された電荷を用いてスイッチング動作を復帰させることができるからである。
本発明の消費電力低減回路は、その好ましい一実施の形態において、ACアダプタ内のトランスの出力側に設けられた電流検出抵抗及び検出手段と、検出手段の出力によって制御される第1伝達手段と、トランスの出力側に設けられた起動用コンデンサと、起動用コンデンサに充電された電荷によって制御される第2伝達手段と、第1伝達手段及び第2伝達手段の状態に応じて切り替わるスイッチ手段と、スイッチ手段の状態に応じてスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路とを備えるものであり、ACアダプタと装置との接続の有無により充電電流を検出し、スイッチング制御回路に電力を供給するスイッチ手段を切り替えることにより、無負荷状態においてスイッチング動作を停止させて消費電力を低減させることができる。また、ACアダプタに装置が接続された場合に、起動用コンデンサの電荷を装置側に予め設けた経路を介して第2伝達手段に供給してスイッチ手段をONにしてスイッチング動作を復帰させることができる。
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の第1の実施例に係る消費電力低減回路及び消費電力低減方法について図1を参照して説明する。図1は、本実施例の消費電力低減回路の構成を示す回路図である。
図1に示すように、本実施例の消費電力低減回路は装置11に接続されるACアダプタ1内に構成され、ACアダプタ1及び装置11の各々には、ACアダプタから充電電流を供給するための一対の電源供給端子と、ACアダプタ1と装置11とが接続された場合にスイッチング動作に復帰させるための経路を形成するための一対の接続端子とが設けられている。
また、消費電力低減回路を備えるACアダプタ1は、入力されたAC電流を整流、平滑化し、トランスの1次側に電流を供給する整流・平滑回路2と、該1次側の電流をスイッチング発振させる制御を行うスイッチング制御回路5と、スイッチング制御回路5に電力を供給するスイッチ手段3と、トランスの2次側に流れる電流を検出する電流検出用抵抗6及び検出手段10と、検出手段10の出力に応じて、充電電流が流れている時はスイッチ手段3に伝達せず、充電電流が流れていない時にスイッチ手段3に伝達する第1伝達手段8と、電荷を蓄積し装置接続時に装置内をバイパスして第2伝達手段9に電力を供給する起動用コンデンサ7と、スイッチング動作停止中に装置11が接続されたことを伝達するための第2伝達手段9とを主な構成要素としている。また、スイッチ手段3は、サイリスタ3aとトランジスタ3bとコンデンサ3cとにより構成され、第1伝達手段8及び第2伝達手段9はトランスの1次側の電源系と2次側の電源系とを分離させるためにフォトカプラーなどを用いて構成される。
また、装置11には、ACアダプタ1とのインターフェース部に充電電源回路12と電池13とが設けられ、上記一対の電源供給端子は充電制御回路12に接続され、上記一対の接続端子は内部に形成された配線により連結されている。
上記構成のACアダプタ1の動作について説明する。まず、ACアダプタ1をコンセントに接続すると、スイッチ手段3内のコンデンサ3cの電位が上がるまでトランジスタ3bがONになり、該スイッチ手段3内のサイリスタ3aのゲートに信号が与えられてサイリスタ3aがONになる。サイリスタ3aがONになるとスイッチング制御回路5に電力が供給されてトランスの出力側に電圧が発生する。これにより起動用コンデンサ7に電荷が蓄積される。
この時、出力に装置11が接続されていない場合は、電流検出抵抗6の両端に電圧が発生しないために検出手段10の出力がHIGHになり、第1伝達手段8によりスイッチ手段3内のサイリスタ3aのゲートがGNDに接続される。これにより、サイリスタ3aがOFFになり、スイッチング制御回路5への電力供給が停止されてスイッチング動作が停止する。従って無負荷状態における消費電力が低減される。
また、スイッチング動作停止中にACアダプタ1に装置11が接続されると、起動用コンデンサ7から装置11内を通って第2伝達手段9に接続される経路が形成され、起動用コンデンサ7に蓄積された電荷により第2伝達手段9に電流が流れてスイッチ手段3内のコンデンサ3cがGNDに接続される。そして、該スイッチ手段3内のトランジスタ3bがONになり、スイッチ手段3内のサイリスタ3aのゲートに信号が与えられてサイリスタ3aがONになる。これにより、スイッチング制御回路5に電力が供給され、ACアダプタ1が再起動して出力側に電圧を発生させる。従って、無負荷状態から装置11が接続された場合に、ACアダプタ1内に設けた回路によりスイッチング動作に復帰させることができる。
また、充電電流が流れない場合として充電完了状態もある。充電完了の場合は、検出手段10の出力がHIGHになり、第1伝達手段8によりスイッチ手段3のサイリスタ3aがOFFになり、スイッチング動作が停止するまでの動作は上記説明と同じであるが、この場合はACアダプタ1と装置11とが接続されたままの状態であるため、起動用コンデンサ7の電荷により第2伝達手段9を通してスイッチ手段3が再度ONになり、スイッチング動作が再開される。ただし、充電電流が流れていないため起動用コンデンサ7の放電が終了するとスイッチング動作が再度停止する。以上のように充電完了時はスイッチング動作の開始と停止とを繰り返す間欠動作となる。
このように、電流検出抵抗6と検出手段10とを用いて装置11側に流れる充電電流を検出し、検出手段10の出力により制御される第1伝達手段8と第1伝達手段8の状態に応じて切り替わるスイッチ手段3とスイッチング制御回路5とを用いて、充電電流が流れている時はACアダプタ1をスイッチング動作させて出力に電力を供給し、充電電流が流れていない時はACアダプタ1のスイッチング動作を停止させることができ、無負荷状態におけるACアダプタ1の消費電力を低減させることができる。また、ACアダプタ1内に起動用コンデンサ7を設け、装置11内に起動用コンデンサ7と該起動用コンデンサ7に充電された電荷により制御される第2伝達手段9とを接続する経路を形成することにより、起動用コンデンサ7に充電された電荷を用いて装置11接続時にスイッチング動作に復帰させることができる。
次に、本発明の第2の実施例に係る消費電力低減回路及び消費電力低減方法について図2を参照して説明する。図2は、本実施例の消費電力低減回路の構成を示す回路図である。
図1に示す第1の実施例の回路は、装置11を接続した状態で充電が完了すると充電電流が流れなくなることからACアダプタ1のスイッチング動作は間欠動作になり、完全にスイッチング動作を停止させることができない。そこで本実施例では、装置接続状態で充電が完了したときにスイッチング動作を停止させ、消費電力を更に低減できるように回路を構成する。
具体的には、図2に示すように、本実施例のACアダプタ1には、入力されたAC電流を整流、平滑化し、トランスの1次側に電流を供給する整流・平滑回路2と、該1次側の電流をスイッチング発振させる制御を行うスイッチング制御回路5と、スイッチング制御回路5に電力を供給するスイッチ手段3と、トランスの2次側に流れる電流を検出する電流検出用抵抗6及び検出手段10と、検出手段10の出力に応じて、充電電流が流れている時はスイッチ手段3に伝達せず、充電電流が流れていない時にスイッチ手段3に伝達する第1伝達手段8と、電荷を蓄積し装置接続時に装置内をバイパスして第2伝達手段9に電力を供給する起動用コンデンサ7と、スイッチング動作停止中に装置11が接続されたことを伝達するための第2伝達手段9とに加えて、更に、検出手段10の出力により充電電流が流れているとき起動用コンデンサ7の電荷を第2伝達手段9に供給し、充電電流が流れていないときには起動用コンデンサ7の電荷を第2伝達手段9に供給しないように動作する第2スイッチ手段4が付加されている。
上記構成のACアダプタ1の動作について説明すると、ACアダプタ1に装置11が接続されていない場合と装置11が接続されており、かつ、充電が完了していない場合の動作は前記した第1の実施例と同様であるが、ACアダプタ1に装置11が接続され、かつ、充電完了時は、電流検出抵抗6に充電電流が流れなくなるため検出手段10の出力がHIGHになり、第2スイッチ手段4がOFFになって第2伝達手段9への信号が遮断される。一方、第1伝達手段8によりスイッチ手段3内のサイリスタ3aのゲートがGNDに接続されてOFFになり、スイッチング制御回路5への電力供給が停止される。これにより充電完了時にはスイッチング動作が停止し、第1の実施例に比べて更に消費電力が低減される。
このように、第1の実施例の構成に加えて、検出手段10の出力により、充電電流が流れているとき起動用コンデンサ7の電荷を第2伝達手段9に供給し、充電電流が流れていないときには起動用コンデンサ7の電荷を第2伝達手段9に供給しないように動作する第2スイッチ手段4を設けることによって、装置接続状態で充電が完了した場合でもスイッチング動作を停止させて消費電力の低減を図ることができる。
なお、上記実施例は本発明の消費電力低減回路の一例であり、スイッチ手段3、スイッチング制御回路5、2次側に接続される抵抗素子及び電荷蓄積素子、第1伝達手段8、第2伝達手段9、検出手段10、必要に応じて第2スイッチ手段4を含んでいればよく、各々の手段の構成及び回路上の配置などは適宜設定することができ、また、上記手段以外の他の回路要素を含んでいてもよい。
本発明の第1の実施例に係る消費電力低減回路の構成を示す回路図である。 本発明の第2の実施例に係る消費電力低減回路の構成を示す回路図である。
符号の説明
1 ACアダプタ
2 整流・平滑回路
3 スイッチ手段(第1スイッチ手段)
3a サイリスタ
3b トランジスタ
3c コンデンサ
4 第2スイッチ手段
5 スイッチング制御回路
6 電流検出抵抗
7 起動用コンデンサ
8 第1伝達手段
9 第2伝達手段
10 検出手段
11 装置
12 充電制御回路
13 電池

Claims (11)

  1. 装置に電力を供給するトランスを備えるACアダプタに構成される消費電力低減回路であって、
    前記トランスの2次側に接続される抵抗と、前記抵抗の両端の電圧を入力とする検出手段と、前記検出手段の出力により制御される第1の伝達手段と、前記トランスの2次側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサに充電された電荷により制御される第2の伝達手段と、前記トランスの1次側に接続され、前記第1の伝達手段及び前記第2の伝達手段により切り替えが制御される第1のスイッチ手段と、前記第1のスイッチ手段の状態に応じて前記トランスのスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路とを少なくとも備えることを特徴とする消費電流低減回路。
  2. 前記検出手段は、前記抵抗に電流が流れない時に出力がHIGHになるように動作し、
    前記第1の伝達手段は、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記第1のスイッチ手段をOFFにするように動作し、
    前記スイッチング制御回路は、前記第1のスイッチ手段がOFFの時に前記トランスのスイッチング動作を停止させるように動作することを特徴とする請求項1記載の消費電力低減回路。
  3. 前記第2の伝達手段は、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、前記装置内に予め設けられた経路を介して、前記コンデンサに充電された電荷が供給された時に、前記第1のスイッチ手段をONにするように動作し、
    前記スイッチング制御回路は、前記第1のスイッチ手段がONの時に前記トランスのスイッチング動作を復帰させるように動作することを特徴とする請求項1又は2に記載の消費電力低減回路。
  4. 更に、前記コンデンサと前記第2の伝達回路との間に、前記検出回路の出力により制御される第2のスイッチ手段を備え、
    前記第2のスイッチ手段は、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、かつ、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記コンデンサと前記第2の伝達回路とを接続するように動作することを特徴とする請求項2又は3に記載の消費電力低減回路。
  5. 前記第1の伝達手段及び前記第2の伝達回路としてフォトカプラを用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の消費電力低減回路。
  6. 装置に電力を供給するトランスを備えるACアダプタの消費電力を低減する方法であって、
    前記トランスの2次側に流れる電流を抵抗と検出手段とを用いて検出し、前記検出手段の出力により制御される第1の伝達手段を用いて、前記トランスの1次側に接続される第1のスイッチ手段の切り替えを制御し、前記第1のスイッチ手段の状態に応じて前記トランスのスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路を制御することを特徴とする消費電流低減方法。
  7. 前記検出手段を、前記抵抗に電流が流れない時に出力がHIGHになるように動作させ、
    前記第1の伝達手段を、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記第1のスイッチ手段をOFFにするように動作させ、
    前記スイッチング制御回路を、前記第1のスイッチ手段がOFFの時に前記トランスのスイッチング動作を停止させるように動作させ、
    前記装置と前記ACアダプタとが接続されていない時に、前記トランスのスイッチング動作を停止させることにより、該ACアダプタの電力消費を低減することを特徴とする請求項6記載の消費電力低減方法。
  8. 更に、前記トランスの2次側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサに充電された電荷により制御される第2の伝達手段とを用いて、前記トランスの1次側に接続される第1のスイッチ手段の切り替えを制御し、前記第1のスイッチ手段の状態に応じて前記トランスのスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路を制御することを特徴とする請求項6又は7に記載の消費電流低減方法。
  9. 前記第2の伝達手段を、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、前記装置内に予め設けられた経路を介して、前記コンデンサに充電された電荷が供給された時に、前記第1のスイッチ手段をONにするように動作させ、
    前記スイッチング制御回路を、前記第1のスイッチ手段がONの時に前記トランスのスイッチング動作を復帰させるように動作させることを特徴とする請求項8記載の消費電力低減方法。
  10. 更に、前記コンデンサと前記第2の伝達回路との間に、前記検出回路の出力により制御される第2のスイッチ手段を設け、
    前記第2のスイッチ手段を、前記装置と前記ACアダプタとが接続され、かつ、前記検出手段の出力がHIGHの時に前記コンデンサと前記第2の伝達回路とを接続するように動作させることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一に記載の消費電力低減方法。
  11. 前記第1の伝達手段及び前記第2の伝達回路としてフォトカプラを用いることを特徴とする請求項6乃至10のいずれか一に記載の消費電力低減方法。
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